土星有一个泥泞的核心和摆动的环

过去，天文学家认为土星在其大部分气态物质的中心隐藏着一个岩石核心。但新研究表明，土星的心脏并非一块固体岩石，而是一个由冰、岩石、氢和氦组成的“泥泞”和“模糊”混合物。

土星的持续震动导致其环以波的形式摆动，这些波可以被探测到为地震信号。利用美国宇航局卡西尼号太空飞船的数据（该飞船在 2013 年记录了这些信号），行星科学家利用这些测量数据窥视这颗气态巨星的中心。这些数据告诉他们，土星的中心一定是一个弥散的核心，大约占该行星半径的 60%，包含 17 个地球质量的冰和岩石。这篇论文发表在《自然天文学》杂志上。

“土星一直在震动，但震动很轻微，”加州理工学院行星科学家、论文第一作者克里斯托弗·曼科维奇在一份声明中说道。“这颗行星的表面每隔一到两个小时就会移动一米左右，就像一片缓缓泛起涟漪的湖水。就像地震仪一样，土星环会感应到重力扰动，环中的粒子会开始摆动。”

这种研究方法被称为“克洛诺斯地震学”，源于希腊语“kronos”（意为土星）和“seismo”（意为地震）。克洛诺斯地震学是天文学家计算出土星一天正好是 10 小时 33 分钟的方法。通过观察土星环的小波浪和震动，天文学家可以推断出土星体的运动，这是他们以前无法做到的，这使他们能够计算出土星的自转速度并确定一天的长度。

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土星的中心被科学家称为“模糊核心”，因为其密度向中心逐渐增加。“传统观点认为，土星内部有一个由岩石和冰组成的致密核心与主要由氢和氦组成的外壳之间的明确分界，”曼科维奇告诉Gizmodo 。“我们发现，与这种传统观点相反，核心实际上是‘模糊的’：所有这些岩石和冰都在那里，但它们在地球的很大一部分区域实际上被模糊了。”

行星科学家可以利用这些方法来研究天王星和海王星等其他行星的环，揭开它们中心的神秘面纱。

这些发现也为土星的形成提供了更多线索。一些较老的理论认为，气态巨行星是岩石和冰在绕太阳旋转时聚集的产物，在漫长的岁月中，它们聚集了一团固体，后来又聚集了氢气和氦气等气体。但较新的理论认为，气体和固体混合并同时积累，形成了这颗带环的行星。

德国柏林航空航天中心的行星科学家纳丁·内特尔曼 (Nadine Nettelmann) 告诉《科学新闻》 ，新论文表明，从密度更大的中心到气态更浓的外层的过渡是平稳的，而不是突然的，支持后一种理论。她没有参与这项研究。尽管她认为需要对土星环进行更多分析才能证实这一发现，但内特尔曼表示，“我发现这些结论非常重要、非常令人兴奋，推理非常有说服力。”